润滑油对团柏矿皮带减速机节能性的试验

周晋鹏

(霍州煤电集团 团柏矿，山西 霍州 031400)

皮带运输机作为煤矿原煤运输的主要设备，承担着煤矿原煤输送80%以上的运力，皮带运输机的性能直接影响煤矿原煤生产效率，是煤矿必不可少的主要系统之一。 由于井下运煤输送煤量较大、距离较长，常采用大功率皮带输送机进行原煤输送，因此皮带输送机也是煤矿生产过程中耗电“大户”。为降低霍州煤电集团有限责任公司团柏煤矿的吨煤生产成本，提高皮带输送机的能耗效率,以400水平二部强力皮带和400水平三部强力皮带减速机为研究对象，分析其润滑油性能特点、润滑状态和选用原则，研究分别使用矿物质润滑油和合成润滑油对皮带运输机能耗的影响，为团柏煤矿其他皮带运输机节能提供理论基础和实践依据。

1 工程概况

团柏矿位于霍州市西南约7.0 km白龙镇陈村附近，距离市区约7 km的汾河西岸，行政区划隶属于霍州市白龙镇管辖。目前,井下包括443和400两个主要水平作为主采煤层，其中400水平的原煤运输线路：工作面切巷→顺槽皮带巷→400水平三部强力皮带→400水平二部强力皮带→400水平一部强力皮带→400水平煤仓→443水平大巷→井底底卸站→主井强力皮带→地面筒仓(地面煤场)。

400水平二部强力皮带型号为DTL/20×150/3×450，全长600 m，皮带宽度1 200 mm，运行速度3.15 m/s，电机功率2×450 kW，电压等级1 140 V，使用变频软启动控制，运输平均坡度0.17°，主动滚筒d1 200 mm，运输能力1 500 t/h，主要承担400二采区原煤运输工作。400水平三部强力皮带型号为DTL/20×150/3×450，全长600 m,皮带宽度1 200 mm, 运行速度3.15 m/s，电机功率2×450 kW，电压等级1 140 V，使用变频软启动控制，运输平均坡度0.16°，主动滚筒d1 200 mm，运输能力1 500 t/h，主要承担400二采区原煤运输工作。两部皮带性能参数相同，运输平均坡度相差0.01°，可忽略不计，视为两部皮带参数和工况相同。

2 皮带减速机润滑油的选用

2.1 减速机润滑油性能特点

油品性能的优良反映在能否快速形成保护油膜，阻止齿轮金属表面直接接触，一般润滑油分类中，合成油油品性能比矿物油好。

极压性能反映了重载荷作用下油膜被分割，对金属的保护作用降低，失去油膜的金属部分直接摩擦使得温度升高，金属被烧蚀损坏，压力作用下的油膜压力导致齿轮表面形成轻微点蚀。

黏度是润滑油最重要的性能之一，黏度越高，油膜厚度越高，可以更有利于减轻齿轮接触部分的磨损，然而黏度的增加也使运转阻力更大，增加了额外动力消耗；润滑油黏度过小又不利于形成油膜，无法更好地保护金属表面磨损，影响安全。

防锈性能反映了润滑油保护金属表面不变质生锈的能力，润滑油一般含有防腐添加剂阻止空气和水分与金属表面的接触，润滑油中酸性物质增多则会增加金属腐蚀。

2.2 减速机齿轮的润滑效果

减速机润滑部分重点在齿轮与轴承，由流体润滑理论可知，表面作用力、运动速度和润滑油的优良都直接影响着润滑的效果。齿轮运动过程中齿面接触快速且接触面积少，应力变化快，极压作用和磨损作用突出，这些都给润滑增加了难度，所以通过分析油膜的厚度h来评判齿轮润滑油的性能：

h=[G·LP·N(W1)-0.148]0.74

(1)

式中：

h—油膜厚度；

G—齿轮几何参数；

LP—润滑油参数；

N—齿轮转速；

W1—接触面单位宽度的负荷。

优秀的润滑系统是指油膜厚度大于4倍的表面粗糙度，在此情况下油膜厚度适宜，既能将金属表面隔开防止直接接触摩擦，又不会损耗太多额外动力，齿轮金属表面摩擦作用转化为润滑油的内部热能，齿轮点蚀和胶合发生的机率明显减小。

2.3 减速机润滑油选用要求

黏度是减速机润滑油选择的主要考虑因素。润滑油黏度的选取主要与减速机的载荷、温度及速度有关，温度越高黏度越大；速度越高黏度越小；载荷越大黏度越大。

适用的皮带减速机润滑油不代表黏度最大，低速大载荷型减速机的润滑油应在黏度一定的情况下选择极压高负荷齿轮油，因为高负荷润滑油能承受更大的压力和摩擦作用，同时还能更好地隔绝齿轮表面，减少齿轮锈蚀，将齿轮保护做到最好。

选择齿轮油应根据使用说明进行，尤其对于国外采购设备，齿轮油的选择应结合油品对比、实际工况和性价比等多方面的信息进行。在使用润滑油期间应实际监控，及时完成产品优化升级。

3 润滑油对减速机节能性的影响

采用两组实验对皮带减速机润滑性能进行评测，其中一组以400水平二部皮带减速机为研究，另一组采取400水平三部减速机为研究。将旧油排放，采用相同方式冲洗皮带减速机内部，重新注入新润滑油，前者注入矿物润滑油，后者注入合成润滑油，除此之外其他方面一致。

3.1 冲洗方案

两组实验方法一致，以第一组实验为例，首先应选择与润滑油相同的冲洗油，将加油口附近灰尘擦除，对减速机呼吸阀进行除尘，对于管路中存在损坏漏液、渗液的部位及时进行维修；对于旧润滑油排出应提前准备专用容器，排油口附近进行隔绝保护，打开排液口排出旧润滑油，排出完成后进行复检，直到旧润滑油以及旧润滑油中残留的污垢及锈蚀物等杂质彻底排出机体外。

排出旧润滑油后，采用棉布擦拭油箱，将油箱中残余润滑油和杂质清理干净，对于难以清除的污渍可采用面团进行清理。清洁完成后加入冲洗油，将其降至最低位，小负荷运行两小时，观察油污情况，对于冲洗效果较差的可增加运行时间或提高润滑油温度。

冲洗完成后根据观察情况决定是否需要二次冲洗，更换润滑油滤芯，将新润滑油加注到减速机中，加至合适油位后开机运行(即润滑油液面位于观察孔上、下限位之间)。

3.2 研究对象润滑油的选用

两组研究对象及其采用润滑油的具体参数见表1，其中美孚600XP320矿物润滑油为矿物油，美孚600XP460合成润滑油为合成油。

3.3 电能损耗测定

对两组减速机运行情况进行电能损耗测试，为了减少负载干预，该次实验主要针对空载情况下测试皮带机运行的瞬时电流和功率情况，通过对比瞬时用电情况检测润滑油的阻力影响。

采用FLUKE 345 功率测试仪测试皮带机能量损耗。两组润滑油的皮带机瞬时电流情况反映其功率损耗，其对比数据见表2.

Ps=Is·Ue

(2)

表1 两种润滑油典型性质表

式中：

Ps—皮带输送机的瞬时功率，kWh；

Is—皮带输送机的瞬时电流,A；

Ue—皮带输送机额定电压,V.

从表2可以看出：400水平二部强力皮带空载运行功率为104.082 kWh，400水平三部强力皮带空载运行功率为101.346 kWh，400水平二部强力皮带相对于400水平三部强力皮带空载运行节能2.74 kWh，即使用合成油后可节电2.74 kWh/h，节能比率为2.62%. 预计400水平二部强力皮带每年将节省电能3万kWh.

表2 皮带机瞬间功率数据表

4 结 语

通过对团柏矿400水平二部强力皮带和400水平三部强力皮带进行研究，分析皮带减速机润滑油性能特点、润滑状态和选用原则，分别为400水平二部强力皮带减速机和400水平三部强力皮带减速机选用美孚600XP320矿物润滑油和美孚600XP460合成润滑油，通过对两部皮带空载运行功率进行检测和数据采集，最终确定采用美孚600XP460合成润滑油的400水平三部强力皮带电能消耗较少，达到了节能降耗的目的。